书城工业不可思议的新材料
6644800000040

第40章 氟纶

“世博轴”是上海世博会的主入口,是连接中国馆、世博中心、文化中心四大场馆及周边轨道交通的主要人行交通枢纽。分为地上两层,地下两层,当你信步在这个巨大通道里,面前是豁然洒下的阳光,抬眼是朗朗天际。

世界上首次采用的阳光谷结构是世博轴工程的独具特色。在这条长约1000米,宽100米的大道上,错落有致地分布着6个极为吸引眼球的倒锥形钢结构,她就是叫阳光谷;阳光谷穿插于世博轴之中。自然光透过阳光谷玻璃倾泻入地,可满足部分地下空间的采光、通风,提升地下空间的舒适感。6个阳光谷造型各异,尺寸也不尽相同。其上部开口面积相当于一个足球场,整体高40米,像一朵玻璃喇叭花从地下悄然绽放,晶莹剔透。

这6个阳光谷之间的索膜结构是迄今为止世界上规模最大的连续张拉索膜结构,总面积达77224平方米,最大跨度97米,由31个外侧桅杆、19个下拉点以及18个与阳光谷的拉结点通过13种不同功能索膜张拉而成,膜片数量69片,其中最大的膜单片面积达1780平方米。索膜选用了一种名为PTFE(聚四氟乙烯)的涂层玻璃纤维,膜材料厚度仅为1毫米,但强度高,设计张力达到5t/m2;具有不易燃性、防紫外线、抗风化、高反射性等特点,由于索膜表层含有一层功能性涂料,具有自清洁功能;淡黄色的索膜在阳光照射下,由于颜色会发生氧化,索膜会变得越来越白。

PTFE(聚四氟乙烯)纤维,中国俗称氟纶,通常又被称之为铁氟龙、铁氟龙、特氟龙、特氟隆等等,是由聚四氟乙烯为原料,经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维,被美誉为“塑料之王”。

经过特氟龙涂装后,具有以下特性:

不黏性:几乎所有物质都不与特氟龙涂膜黏合。很薄的膜也显示出很好的不黏附性能。

耐热性:特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在240℃~260℃之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化。

滑动性:特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间。

抗湿性:特氟龙涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率。

耐磨损性:在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不黏附的双重优点。

耐腐蚀性:特氟龙几乎不受药品侵蚀,可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上,一般为数百万(聚合度在104数量级,而聚乙烯仅在103)。一般结晶度为90%~95%,熔融温度为327℃~342℃。它在250℃的温度下不熔化,在-260℃的超低温中不发脆。聚四氟乙烯光滑异常,连冰都比不过它;它绝缘性能特别好,报纸厚的一层薄膜,便足以抵挡1500V的高压电。

聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等。

聚四氟乙烯纤维主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。

聚四氟乙烯纤维早在1953年由美国杜邦公司开发,1957年实现工业化生产,80年代初开始生产可溶性聚四氟乙烯纤维,主要是单丝,日本、苏联、奥地利等国也有生产1984年聚四氟乙烯纤维世界总生产能力为1.2千吨。

知识点:高级工程塑料PBI

PBI是当今最高级别的工程塑料,于20世纪60年代初由美国空军材料实验室研制成功。1983年由美国塞拉尼斯公司正式投产,年生产能力为460吨,因生产成本高,发展缓慢。

因其优越的性能,在其他塑料无法实现的领域,PBI都可能找到最佳解决方案。它在空气中最大允许使用温度极高,可以310℃下持续工作,短时间最高使用温度可达500℃。它具有出色的机械强度和刚度保持力,出色的耐磨和摩擦性能,极低的线性热膨胀系数,固有的低可燃性,离子污染环境下的高纯度,低排气性。

它通常用来制造要求极严的元器件以降低维护维修费用,并且使用寿命最长。已建立的应用领域有半导体和航空工业,白炽灯或荧光灯高温接触件,如真空杯、推指和保持架,电气接触器等。